Fiziologiya kafedrasi "biofizika" fanidan laboratoriya

1-olma.
2-petri chashkasi.
3-oraliq stakanlar.
4-xlorlangan kumush elektrodlar.
5-P shaklidagi agarli sifonchalar.
6-G-shaklidagi agarli sifonchalar.
Qo‘lga kiritilgan ma'lumotlar asosida fazalararo potensiallar kattaligining eritmadagi ionlar konsentratsiyalariga bo‘lgan bog‘liqligini aks ettiruvchi grafik chiziladi. Bunda abetsiss o‘qiga minutlarda ifodalangan vaqt, ordinata o‘qiga esa millivoltlarda ifodalangan fazalararo potensiallar farqining kattaliklari tushiriladi. Olma po‘stining koilol bilan artilishi grafikda strelkalar yordamida belgilab qo‘yiladi.
Nazorat savollari:

1. 
   Model sistemalardagi potentsiallar farqi qanday yuzaga keladi?
   
2. 
   Fazalararo potentsiallar qanday yuzaga keladi?
   

3. Olma po‘stida vujudga keladigan potensiallar farqi qanday o‘lchanadi?
11-Laboratoriya mashg’uloti
Mavzu: Membranaviy potensiallar. Kollodiy membrana orqali vujudga keladigan potensiallar farqi.


Yuqorida bayon etilganidek, diffuzion potensiallar farqi kelib chiqishi jihatdan kation va anionlar harakatchanliklaridagi farq, bilan belgilanadi. Qarama-qarshi zaryadlangan ionlar harakatchanliklaridagi farq ionlar ba'zi bir membranalar orqali o‘tayotganda yana ham kattalashadi. Shu xildagi membranalar jumlasiga birinchi navbatda, poralar diametri kichik bo‘lib, yirik ionlarni, masalan, oqsil ionlarini ushlab qolib, anorganik kationlar, masalan, natriy ionlarini bemalol o‘tkazib yuboradigan membranalar kiradi. Shu xildagi membranalar va ularga harakterli bo‘lgan ionlar taqsimotini birinchi bo‘lib, F. Donnan batafsil o‘rgandi.
Donnan Na⁺ va Cl^- ionlarini o‘tkazib, oqsil anionlari (R^-) ni o‘tkazmaydigan membranalardan foydalandi. Agarda bu xildagi membranalarning bir tomonida Na⁺ va Cl^-, ikkinchi tomonida Na⁺ va R^- ionlari mavjud bo‘lsa, u xodda sistemada, muvozanat tiklanishi bilan membranada potensiallar farqi paydo bo‘ladi. Kelib chiqqan potensiallar farqini quyidagi formula yordamida hisoblab topish mumkin:

bu yerdagi [Cl^-]_i, [Cl^-]_o va [Na⁺]_i, [Na⁺]_o -xlor va natriy ionlarining membrana ichi va tashqi tomonidagi konsentratsiyalaridir.
Donnan muvozanatini biologik sistemalarga tadbiq etish uchun yo‘lgan urinishlardan faqat uning eritrotsitlar bilan qon plazmasiaro ionlar taqsimotiga qilingan tadbiqigina muvafaqiyatli bo‘lib chiqdi.
Donan nazariyasi bioelektrik potensiallar qilab chiqishini, ya'ni elektr energiyasining uzluksiz ravishda paydo bo‘lib turishini izohlay olmadi. Chunki Donnan potensiali, o‘z tabiatiga ko‘ra, statsionarmas, balki muvozanat potensiali edi.
Ikkinchi tomondan, Donnan potensialini qayd etish masalasi metodik jihatdan ham qiyinchilikka duch keldi. Muvozanat sharoitida poteatsialni qayd etish uchun ishlatiladigan elektrodlar, membranada vujudga keladigan potensialga aloqador ionlarni ajratgan taqdirda potensiallar farqini o‘lchashning o‘zi, umuman mumkin bo‘lmay qoladi. Demak, Donnan (muvazanat nazariyasini, ba'zi bir xususiy hollarni inobatga olmaganda, biologik sistemalarga qo‘llash umuman mumkin emas. Ammo shunday membranalar mavjudki, ular ma'lum ionlarni o‘tkazib, ularga nisbatan qarama-qarshi zaryadlangan ionlarni o‘tkazmaydi. Ana shu xildagi membranalarga kationlarni o‘tkazib, anionlarni ushlab qoladigan kollodiy membranasi misol bo‘la oladi.
Membrana orqali anionlar harakatchanligi nolaga teng (V=0) membrananing tomonlariaro kelib chiqadigan potensiallar farqi (membrana potensiali) teng bo‘ladi:

Anionlarga nisbatan o‘tkazuvchan membranalar uchun esa, ya'ni xoli uchun hosil qilamiz:

Bayon etilgan xususiy xollar uchun tenglamalarni umum tarzda quyidagicha yozish mumkin:

Shunday qilib, membranalarning tanlab o‘tkazuvchanlik xususiyati undagi zaryadlarning xarakteriga bog‘liq. Zaryad xarakteri o‘z navbatida eritmadan membranaga o‘tadigan ionlar va o‘sha membrananing tabiati bilan belgilanadi. Ionlarning membranaga adsorbsiyalanishi natijasida, membrana bilan muhit chegara bo‘limiaro qo‘sh elektr qavati paydo bo‘ladi. Membranadagi poralar diametri yetarli darajada katta bo‘lganda, u yoki bu hildagi ionlar membrana orqali bemalol o‘tib ketadi. Aks xolda, membrana zaryad belgisi membrana zaryad belgisiga qarama-qarshi bo‘lgan ionlarnigina o‘tkazadi. Zaryad belgisi membrana bilan bir xil ionlarni esa itaradi va o‘tkazmaydi.
Membrana bir xil kimyoviy tarkibga ega, ammo har xil konsentratsiyali eritmalarni ajratib, eritmadagi ionlarning bir turiga o‘tkazuvchan, boshqa turiga o‘tkazuvchan bo‘lmagan taqdirda, unda vujudga keladigan potensial o‘zining maksimal qiymatiga erishadi. Membrana o‘zi bilan bir xil zaryadlangan ionlarga nisbatan ma'lum darajada o‘tkazuvchan bo‘lsa, u xolda membrana potensialining kattaligi o‘zining nazariy miqdoridan kam bo‘lib qoladi. Shunday bo‘lishiga qaramay, ba'zan membrana potensialining kattaligi ionlarning diffuziyasi tufayli kelib chiqadigan diffuzion potensial miqdoridan katta bo‘lib chiqadi. Membrana potensiali bilan diffuzion potensialaro bu xildagi mos kelmaslik sababi, eritmadagi erkin diffuziya sharoitida kation va anionlar harakatchanliklarining o‘zaro katta farqlanishidadir.
Ionlarning membrana poralari orqali o‘chishiga ularning pidratlanish darajasi ham kuchli ta'sir ko‘rsatadi.
Membrananing zaryad belgisi, demak, uning muayyan bir zaryadli ionlarga nisbatan o‘tkazuvchanligi mutlaqo o‘zgarmas hol bo‘lmay, ma'lum sharoitda o‘zgaradi. Masalan, kollodiy membranasining manfiy zaryadini ba'zi bir bo‘yoq moddalar, jumladan rodamin B qo‘shib o‘zgartsa bo‘ladi. Demak, shu yo‘l bilan kollodiy membranasini anionlarga nisbatan ham o‘tkazuvchan qilib qo‘yish mumkin. Membrana potensiali esa qarama-qarshi belgiga ega bo‘lib qoladi.


Kollodiy membranasida kelib chiqadigan potensiallar
farqini o‘lchash
Ish uchun zarur vositalar: millivoltmetr (pH-340), elektrodlar sistemasi uchun mo‘ljallangan shtativ, xlorlangan kumush. elektrodlari, 200 ml hajmga mo‘ljallangan kimyoviy stakan, o‘sha stakanga mos keladigan rezina probka, kichik shisha voronka, P va G shaklli agarli sifonchalar, apteka kollodiysi, jelatinning 5/1000n xlorid kislotadagi II li eritmasi, kaliy xloridning 5/10000n eritmasi.
O‘lchov qurilmasi 9-rasmda ko‘rsatilgandek qilib yig‘iladi. Uning muhim qismi kollodiy qopcha bo‘lib, uni tayyorlash usuli ilovada keltirilgan. Kollodiy qopchani yopishga mo‘ljallangan rezina probkadagi teshikka voronka joylashtiriladi va shu holatda probka qopcha og‘ziga kiritilib, ustidan ip bilan bog‘lanadi. So‘ngra qopchaga voronka orqali jelatinning 5/1000 n xlorid kislotada tayyorlangan I % li eritmasi qo‘yiladi va qopcha katta stakanning probkasidagi teshik orqali unga ko‘yib qo‘yilgan kaliy xloridning 5/10000 n eritmasiga tushiriladi. Voronka bandida turib qolgan havo pufakchalari haydab chiqarilib, ularning o‘rni jelatin eritmasi bilan to‘ldiriladi va G shakldagi agarli sifoncha orqali kollodiy qopcha ichidagi eritma kontakt stakanlardagi eritmalarning biriga ulanadi. P- shakldagi agarli sifon vositasida esa, killodiy qopcha tushirilgan stakandagi kaliy xlorid eritmasi kontakt eritmalarning ikkinchisi bilan ulanadi.
Elektroddarning qutb belgilari aniqlanib, ularga amal qilgan holda, barvaqt elektr tarmog‘iga ulab qo‘yilgan millivoltmetrga ulanadi va dastlabki o‘lchov ishlari bajariladi. O‘lchov har 10 minutda takrorlanib, 60 minut davom etiriladi va qayd etilgan potensiallar kattaligi yozib boriladi. So‘ngra sistemaning potensiali unda osmotik muvozanat tiklanganidan keyin o‘lchab olinadi. Buning uchun sistema bir sutka davomida o‘z joyida qoldiriladida potensiallar farqi yana uch marta 5-10 minut interval bilan o‘lchab olinadi.


9-rasm. Kollodiy membranasida vujudga keladaigan potensiallar farqini o‘lchashga mo‘ljallangan moslamaning chazmasi:
1-kollodiy qopcha, 2-kichik probka, 3-voronka, 4-katta probka, 5-kaliy xlorid eritmasi quyilgan stakan, 6-G shaklli agarli sifoncha, 7- P shaklli agarli sifoncha, 8-kontakt stakanlari, 9-xlorlangan kumush elektrodlar.